IZONE - http://www.izcity.com/ - бесплатный софт, вэб-сервисы, ресурсы для раскрутки, свежие номера журнала "Internet Zone".

Аккумуляторы к сотовым телефонам

Андрей Чайка

Покупка мобильного устройства в наши дни событие обыденное или даже бренное. Ноутбуки, сотовые телефоны, карманные компьютеры, MP3 плееры и прочие цифровые штучки прочно закрепились на наших ремнях, в карманах и сумках. Производители и разработчики создают всевозможные системы и технологии по обеспечению пользователю легкой жизни. Действительно, антишоковые возможности позволяют не только потряхивать вашими цифровыми друзьями, но и зачастую безнаказанно ронять их. То же можно сказать и о различных системах призванных бороться с сыростью в любых ее проявлениях. Одним словом, прогресс не стоит на месте и мы лишь случайные пешеходы на его пути.

В этой статье я хочу рассказать вам об аккумуляторах к сотовым телефонам. С некоторой натяжкой общие сведения, почерпнутые вами из нее, можно перенести и на другие мобильные устройства. На первый взгляд покупка сотового телефона перекрывает все мысли об аккумуляторе к нему. Однако скоро вы убедитесь (конечно, бывают исключения), что подобный подход слишком идеализирован. Тем более если вы не умеете обращаться с аккумуляторами и по незнанию "гробите" их. А вот при правильном обращении аккумулятор может прослужить вам очень долго. Устройство это капризное, но научиться дружить с ним - ваш священный долг.

Итак, я планирую рассказать вам о том, какие аккумуляторы бывают, какие основные характеристики стоит знать, чтобы правильно обратиться к продавцу, сколько времени прослужит вам аккумулятор, как починить сломанный аккумулятор, как он работает и что у него внутри.

В первой статье мы расскажем вам о трех основных типах аккумуляторов. И начнем с самого старого и популярного никель-кадмиевого аккумулятора.

Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы

Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторыНикель-кадмиевые аккумуляторы одни из самых распространенных батарей. Благодаря своей невысокой стоимости они поставляются с большинством недорогих телефонов (более 50 процентов). Обычно это мобильники начального уровня.

Небольшой экскурс в историю. Первоначально Вальдемар Янгер предложил систему изготовления и работы щелочных никелевых аккумуляторов. Несколько позднее в 1899 он же запатентовал первый никель-кадмиевый аккумулятор (NiCd). Однако идея была забыта почти на пятьдесят лет, так как изготовление таких аккумуляторов было затруднительно в силу высокой стоимости никеля и кадмия (главным образом, обработки этих металлов). Перед войной в 1932 в Англии велись бурные исследования в области введения внутрь пористого пластинчатого никелевого электрода третьих активных металлов, которые должны были обеспечить лучшее движение зарядов. Эксперименты увенчались успехом. Но только в 1947 разработчики пришли к почти современной схеме герметичных NiCd аккумуляторов, в которых внутренние газы, выделяющиеся во время заряда, рекомбинировали внутри, а не выпускались наружу как в предыдущих вариантах. Все перипетии этой деликатной истории изложены в учебниках физики, поэтому позволю себе опустить это.

В чем же плюсы такого типа аккумуляторов? Прежде всего, NiCd батареи не требуют дорогих и сложных систем для зарядки. Хотя стоит знать, что для восстановления этого типа аккумулятора стоит прибегать к быстрым и импульсным зарядным устройствам, а медленные системы, использующие постоянный ток, не эффективны. Реверсивный заряд (импульсный) улучшает быстрый заряд, потому что происходит рекомбинации газов, выделяющихся во время процесса заряда. В результате - аккумулятор меньше нагревается и более эффективно заряжается по сравнению со стандартным методом заряда постоянным током. Реверсивный заряд способствует уменьшению кристаллических образований в элементах аккумулятора, что повышает эффективность и продлевает срок его эксплуатации. Исследования, проведенные в Германии, показали, что реверсивный заряд добавляет около 15 процентов к сроку службы NiCd аккумулятора.

Во-вторых, никель-кадмиевые аккумуляторы поддерживают большое число циклов разряда-заряда. При правильной эксплуатации NiCd батареи можно перезарядить 1000 раз. Вооружитесь калькулятором и посчитайте количество дней, на которое вам хватит вашего аккумулятора. Иногда полученная цифра перекрывает 5 лет. При невысокой цене мы получаем практически лучшее соотношение стоимость/ качество для всех видов аккумуляторов.

В-третьих, NiCd аккумулятор может эксплуатироваться и заряжаться (особо важно!) при низких температурах. Эта особенность делает его привлекательным для жителей крайнего севера:) В-четвертых, батареи этого типа легко восстанавливаются после понижения емкости и длительного хранения. Это особо важно. Чуть ниже мы расскажем о том, как это можно сделать в домашних условиях.

В-пятых, это очень дешевые аккумуляторы.

Минусом никель-кадмиевых аккумуляторов можно считать "эффект памяти"(о нем ниже) и высокий саморазряд, который достигает 10 процентов потерянной энергии за 24 часа:

График саморазряда для никель кадмиевого аккумулятора
График саморазряда для никель кадмиевого аккумулятора

Нельзя не сказать несколько слов о характере эксплуатации никель-кадмиевого аккумулятора. Этот тип перезаряжаемых батарей "любит" разрядку. Вы нанесете вред своему аккумулятору если на несколько дней забудете его в зарядном устройстве. Вообще говоря, лучше извлекать его оттуда сразу после полной зарядки. Старайтесь полностью разряжать в телефоне свой аккумулятор перед очередной зарядкой. Этот тип батарей любит глубокий разряд, если он не производится, NiCd аккумуляторы постепенно теряют эффективность из-за формирования больших кристаллов на пластинах элемента. Следствие этого называется "эффектом памяти".

Как убрать "эффект памяти" аккумулятора? Оказывается, сделать это в некоторых случаях возможно. Но, как показывает жизненный опыт: дешевле болезнь предупредить, чем лечить. Прежде чем описать алгоритм "лечения", я расскажу вам о профилактике "эффекта памяти". Тренировать аккумулятор (то есть поддерживать его в хорошей рабочей форме) помогают специальные зарядные устройства. Купить их не составляет никакого труда. Просто уточните у продавца - умеет ли устройство разряжать аккумулятор. Далее рекомендуется проводить один раз в месяц тренинг, который включает в себе разрядку-зарядку аккумулятора 2-4 раза. Делать этот процесс чаще и проводить большее число циклов не рекомендуется, так как вы понизите ресурс аккумулятора. Кристаллические образования при таких тренировках разрушаются, а значит больший объем вашей батареи будет работать, и, соответственно, время автономного функционирования мобильного телефона вырастет. Внимание! Если вы не уверены в своих силах и не обладаете нужным оборудованием, то не беритесь за это дело. Вряд ли вы сможете разрядить аккумулятор при нужном токе и до нужного напряжения (1 вольт на элемент). Видал "умников", которые с помощью проволоки закорачивали батарею, и гробили ее...

Если вы все же стали обладателями аккумулятора с "эффектом памяти", то устранить его представляется возможным (не всегда). Разряд батареи нужно проводить по алгоритму указанному выше, но глубина разряда должна быть глубже - 0.4 вольта на элемент. Разрядный ток должен быть немного выше. Кристаллы при таких условиях разваливаются. Однако гарантировать восстановления такой батареи никто не возьмется.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Никель-металлогидридные аккумуляторы Попытка предложить и реализовать более безопасный аккумулятор в замен никель-кадмиевой батареи наполовину удалась. Дело в том, что был создан абсолютно новый тип аккумулятора - никель-металлогидридный, но он не смог вытеснить своего предшественника, а стал для него разумным конкурентом. Активная ядовитая система никель-кадмиевой батареи перестала нравиться разработчикам очень давно. Дело тут в сложностях с производством и утилизацией, а вот металлогидридная среда практически "чистая". Цена NiMH аккумуляторов приблизительно на 30 процентов выше, чем NiCd батареи. Однако экономические расчеты показываю: чем выше стоимость и емкость необходимой батареи, тем более выгодней приобретать никель-металлогидридный аккумулятор.

С 1980 годов никель-металлогидридные аккумуляторы стали выпускать в больших масштабах. Давайте сперва посмотрим на "плюсы" таких батарей. Во-первых, никель-металлогидридные аккумуляторы, как мы говорили выше, экологически чистые. Во-вторых, они способны на тридцать или даже пятьдесят процентов больше запасать электричества в таком же объеме, как и NiMH аккумуляторы. Это делает их особо привлекательными для компактных устройств, например, для сотовых телефонов, карманных компьютеров, MP3 плееров и так далее.

"Эффект памяти" присущ также и никель-металлогидридным аккумуляторам. Но особо отмечу, что это случается значительно реже, чем у никель-кадмиевых батарей. Алгоритм профилактики и лечения "эффекта памяти" я опишу несколько ниже.

Однако, не бывает идеальных решений. Никель-металлогидридные аккумуляторы имеют свои минусы. Прежде всего, это их недолговечность. Батарея такого типа обычно способна на 500 циклов заряда-разряда. Сейчас в продаже можно встретить никель-металлогидридные аккумуляторы для которых этот показатель составляет 1000 раз. Разработчики продолжают вести серьезные научные изыскания в области NiMH батарей. К сожалению, этого нельзя сказать о никель-кадмиевых аккумуляторах.

Так как никель-металлогидридные аккумуляторы очень сильно нагреваются во время зарядки, то время этого процесса увеличивают (уменьшая зарядный ток). В результате время заряда вдвое больше, чем у NiCd батареи.

Саморазряд для никель-металлогидридных аккумуляторов описывается следующей кривой:

График саморазряда для никель-металлогидридных аккумуляторов

В первые сутки, как и для никель-кадмиевого аккумулятора, саморазряд составляет 10-15 процентов. В дальнейшем это значение опускается в два раза.

Несколько слов, которые помогут вам предохраниться от "эффекта памяти". Тренировать аккумулятор (то есть поддерживать его в хорошей рабочей форме) помогают специальные зарядные устройства. Купить их не составляет никакого труда. Просто уточните у продавца - умеет ли устройство разряжать аккумулятор. Далее рекомендуется проводить один раз в два месяц тренинг, который абсолютно идентичен процедуре которую я описывал в разделе "Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы". Внимание! Если вы не уверены в своих силах и не обладаете нужным оборудованием, то не беритесь за это дело.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторыПервые разработки аккумулятора на литии проводились еще в начале века Г.Н. Льюисом. Однако до второй половины века ученные не смогли создать надежной и дешевой батареи. Только в семидесятые годы в продаже появился первый литий-ионный аккуммулятор. Процесс совершенствования этой технологии не останавливается и в наши дни.

Литий, который содержится в батареях такого типа, имеет ряд особенностей. Прежде всего, это низкая температура плавления и кипения. Соответственно, стоит сделать небезосновательное предположение о взрывоопасности литий-ионных аккумуляторов. При разрядке или зарядке батареи через нее течет высокий ток и она греется. При больших выделениях тепла она может взорваться. История знает подобные случаи. В 1990 году была отозвана целая партия литий-ионных аккумуляторов после того, как от взрывов батарей несколько человек были доставлены в больницу с химическими ожогами лица. Справедливости ради необходимо заметить, что последние десять лет сообщений взрывах литий-ионных аккумуляторов не поступало.

Теперь перейдем к техническим характеристикам литий-ионных аккумуляторов. Начнем с плюсов. Прежде всего, при сравнимых размерах с никель-металлогидридными аккумуляторами и никель-кадмиевыми аккумуляторами литий-ионные батареи могут запасать в два раза больше энергии.

Литий-ионный аккумулятор не подвержен "эффекту памяти". Срок службы такой батареи составляет около 2 лет. И не зависит от количества циклов заряда-разряда. Соответственно, вам не нужно полностью разряжать аккумулятор для того, чтобы зарядить его. Сам процесс зарядки редко превышает 2 часа.

Несколько слов о минусах литий-ионных аккумуляторов. Прежде всего, они дорогие. Во-вторых, устройство этих аккумуляторов достаточно сложное и это накладывает определенные ограничение на их обслуживание, восстановление и условия эксплуатации.

Для обеспечения безопасности и долговечности, каждый аккумулятор должен быть оборудован электрической схемой управления, чтобы ограничить пиковое напряжение каждого элемента во время заряда, и предотвратить понижение напряжения элемента при разряде ниже допустимого уровня. Кроме того, должен быть ограничен максимальный ток заряда и разряда и должна контролироваться температура элемента. При соблюдении этих предосторожностей, образования металлического лития на поверхности электродов в ходе эксплуатации не происходит.

Внимание! Хранить литий-ионные аккумуляторы нужно в заряженном состоянии. В противном случае, вы уменьшаете их ресурс. Саморазряд у литий-ионных аккумуляторов самый незначительный. Заряженный аккумулятор может пролежать в коробке около года и, будучи вставленным, после этого в сотовый телефон, заставит его работать.

График саморазряда литий-ионного аккумулятора
График саморазряда литий-ионного аккумулятора

Выводы

Начнем с небольшой сводной таблицы, в которой отразим основные параметры аккумуляторов приведенных выше:

Тип аккумулятора/
Характеристика
Никель-кадмиевый Никель-металлогидридный Литий-ионный
Размер Самый большой Средний Средний или маленький
Время службы 1000 циклов разряда-заряда 500 циклов разряда-заряда Около 2 лет
Стоимость Низкая Средняя Высокая
Эффект памяти Есть Есть Нет
Степень разряда перед зарядкой Глубокая Глубокая Любая

Аккумуляторы этих типов отличаются друг от друга достаточно существенно. При выборе аккумулятора необходимо исходить из того "как?" и "где?" вы будите эксплуатировать свое мобильное устройство. Однако в любом случае не стоит экономить и покупать старые аккумуляторы или подержанные. В большинстве случаев такие приобретения выбрасываются в силу своих выработанных характеристик.

Подводя небольшой итог замечу, что практически во всех случаях лучший аккумулятор для вашего мобильного телефона литий-ионный. Этот тип батареи самый нетребовательный. Вы можете заряжать его, когда сочтете это уместным. Размеры и вес литий-ионного аккумулятора с учетом запасенной энергии самые высокие. Выбор же между никель-металлогидридной и никель-кадмиевой батареей достаточно сложен. Они близки по своим характеристикам. Я бы порекомендовал склоняться в направлении последнего аккумулятора только в случае острого дефицита средств и невысоких емкостей. В остальных случаях стоит забыть об этих "проблемных" батареях.

Сейчас начинают широко применять аккумуляторы нового типа. Это литий-полимерные батареи. Их преимущество заключается в том, что им можно придать любую форму или заполнить любой объем. Однако у них есть свои минусы, например, они боятся тряски. В следующей статье я познакомлю вас с этим типом аккумуляторов и расскажу об основных характеристиках батарей. Продолжение следует...

Предлагаю всем тем, кто более глубоко интересуется темой аккумуляторов к мобильным устройствам отправиться на http://www.buchmann.ca. Это интернет-книга г-на Isidor Buchmann "Batteries in a Portable World. A handbook on rechargeable batteries for non-engineers". Ресурс полностью на английском языке и содержит исчерпывающие данные по этой теме.

Источник: http://www.4User.ru/

 


Copyright © "Internet Zone", http://www.izcity.com/, info@izcity.com